轨迹跟踪控制

摘要： 针对关节柔性机械臂系统在未知输入饱和的情况下的稳态和瞬态性能约束问题,提出一种改进Funnel控制结合RBF自适应神经网络的轨迹跟踪控制方法。设计了改进的Funnel控制变量以避免控制律中的微分不可导的情况;构造了时变的瞬态性能约束函数,调节系统输出初始阶段的超调量和收敛速度;采用最小参数学习法的RBF自适应神经网络,逼近机械臂系统模型的未知函数和虚拟控制律的导数,简化了控制器的设计;通过李雅普诺夫稳定性定理,证明了闭环系统中所有变量是半全局一致最终有界的。仿真实验验证了所提方法有效性。

摘要： 机器人是目前各行各业应用最为广泛的一种智能机械设备,其中轮式移动机器人以其特有的性质被越来越多的应用到我们的日常生活中,所以对轮式移动机器人的控制要求更加多样化,如何设计出对目标轨迹贴合且稳定的方法正在成为研究的热点。本文基于模型预测控制策略针对轮式移动机器人的运行轨迹进行实时跟踪。首先结合本次设计要求并根据轮式移动机器人的相关特性建立数学模型,然后提出模型的预测控制方案,最后利用MATLAB软件进行相关控制程序的编写并模拟仿真。实验结果显示机器人的运行轨迹与预设路线较为接近,由此表明本次设计的轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法符合设计要求,可以为机器人的轨迹跟踪控制研究提供理论依据。

摘要： 关节机器人的轨迹跟踪控制,是指对各关节给定力矩驱动机器人的关节角、角速度等运动学参数跟踪给定的期望值,使机器人各关节能够获得期望的轨迹。在一般的仿真实验中,通常使用机械臂动力学方法来构建机械臂的数学模型。但受机械臂的不确定性以及测量误差等因素的影响,构建的机械臂数学模型往往不够精准,导致仿真实验结果不够精准。本文针对ABB-IRB120型号六自由度关节机械臂的轨迹跟踪控制问题进行研究。首先建立六自由度关节机械臂的D-H参数,并根据机械臂连杆链接关系制作ABB-IRB120型号六自由度关节机械臂的可视化模型。介绍PID控制的基本原理,并基于MATLAB软件中Simulink平台基于PID控制算法对六自由度关节机械臂进行轨迹跟踪的可视化仿真实验。根据仿真实验结果存在的跟踪效果不够完美的问题,提出并设计滑模PID控制器,基于改进的PID控制器对六自由度关节机械臂进行轨迹跟踪的可视化仿真实验,得出改进的PID控制器具有快速的响应、良好的稳定性和控制精度等特点。

摘要： 针对带有模型不确定性和未知外部干扰的四旋翼无人机轨迹跟踪控制问题,提出一种基于径向基(radial basis function,RBF)神经网络的自适应全局快速终端滑模控制方法,确保系统对期望轨迹的有限时间跟踪。该方法考虑到全局快速终端滑模控制在实际应用中的适应性和抖振问题,利用RBF神经网络替代等效控制量,以神经网络的在线学习能力补偿系统内部的不确定性和未知的外部干扰,有效地降低了系统的抖振;根据Lyapunov方法导出的自适应律在线调整神经网络权值,以保证闭环系统的稳定性。通过一系列仿真算例和飞行实验验证了该方法的有效性与可行性,结果表明:该控制方法相对于滑模控制的抖振更小,具有更好的收敛性和抗干扰能力,同时对模型的参数摄动具有更强的鲁棒性。

摘要： 本文针对机器人轨迹跟踪控制精度和初始峰值问题,提出一种变增益自抗扰控制器轨迹跟踪控制方法.首先,采用跟踪微分器将逆运动学解处理为插值点区间,设定插值点选取规则及冲击力目标函数.然后,根据目标函数选取插值点拟合得到的轨迹曲线.最后,在考虑机器人动力学下设计轨迹跟踪控制器.仿真和实验结果表明,优化的方法冲击力减少39.8%,且电机能量消耗降低28.48%.设计的变增益自抗扰控制器轨迹跟踪控制可以准确地跟踪轨迹以及解决峰值问题.

摘要： 考虑水下无人航行器的轨迹跟踪控制,在水动力系数已知的条件下,基于收缩理论设计了全局指数收敛的理想控制器。首先,对收缩理论进行简要的介绍。与常用的李雅普诺夫方法不同,收缩理论在进行控制系统的设计和稳定性分析时,采用虚位移验证系统的稳定性,避免因无明确平衡点信息而带来的阻碍,从而更容易证明控制系统的稳定性。接着,介绍了水下无人航行器的运动学和动力学模型,基于收缩理论设计了理想控制器,并证明了控制器的稳定性。最后对水下无人航行器进行了轨迹跟踪控制仿真,仿真结果验证了本文控制算法的有效性。

摘要： 针对具有外界干扰和自身建模不确定性的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制问题,提出一种新型固定时间收敛的反演跟踪控制算法。首先,使用二阶固定时间干扰观测器对内外部混合扰动进行估计得到扰动估计值;然后,根据四旋翼飞行器的平移运动学和旋转运动学设计了可以保证位置与姿态子系统固定时间稳定收敛的新型控制器,使用固定时间命令滤波器避免了传统反演控制中的“微分爆炸”问题,设计误差补偿系统来减小滤波器误差对系统的影响,并利用Lyapunov稳定理论证明了系统的稳定性;最后,通过Matlab仿真验证了所设计方法的有效性和优越性。

摘要： 为解决传统控制方式下的掘进机行走系统响应速度较慢、控制精度不高以及巷道成型质量差的问题,在对掘进机行走系统进行概述的基础上,重点对掘进机行走轨迹跟踪控制的原理进行分析,基于模糊控制算法设计了掘进机行走系统轨迹跟踪控制策略,并基于Simulink软件建立模型,对模糊控制策略进行仿真分析,取得了理想的仿真结果,为后续掘进机行走系统模糊控制策略在实践生产中的应用奠定了基础。

摘要： 针对三轮全向移动机器人的轨迹跟踪控制问题,文章提出一种基于Udwadia-Kalaba(U-K)方程的约束跟踪控制方法。根据牛顿力学构建无轨迹约束时的移动机器人动力学模型;基于U-K理论,将期望运动轨迹抽象为一种虚拟约束施加在系统上,并将该约束转化为Pfaffian标准形式,再通过U-K基本方程获得满足期望轨迹要求的控制力矩解析解,该控制设计过程简单明确,且可以同时处理非完整约束与完整约束;最后以数值仿真的形式跟踪了2种轨迹。仿真结果表明,该约束跟踪控制方法可以实现对给定轨迹的高精度跟踪。

摘要： 针对机械臂动力学模型参数不确定性与速度信息不精确影响轨迹跟踪精度的问题,提出一种多传感器信息融合的机械臂参数自适应轨迹跟踪控制方法。首先将未建模动态视为系统内部干扰,简化机械臂动力学模型;其次采用反步控制方法为机械臂系统设计控制律,并为动力学模型中不确定参数设计自适应律;最后考虑使用单一位置传感器的差分值或转速计的测量值作为速度信息可靠性低的问题,通过多传感器信息融合方法为控制器提供更精确的速度信息。仿真与实验结果表明:采用融合速度信息能够提高所提控制方法的精度与稳定性,速度信息的精确性提升7%;与反步控制方法、自适应控制方法相比,所提控制方法具有更好的机械臂轨迹跟踪控制性能,轨迹跟踪误差分别降低了30%、50%。

摘要： 给出了一种伸缩臂高空作业车的作业平台轨迹跟踪控制方法。通过对液压动力系统及液压比例流景阀的特性研究，结合某伸缩臂式高空作业车的结构特点，提出了一种基于机械臂油压系统的控制模型，针对该模型设计了PID控制器，实现了作业平台的轨迹跟踪控制。采用所提出的控制方法，在某伸缩臂式高空作业车样机上进行了实验，成功实现了对高空作业臂架末端工作平台直线运动及刷墙运动模式的控制。

摘要： 研究了一种可用于微机电系统组装、生物工程、光学工程等领域的平面移动微小型机器人。该机器人基于stick-and-slip 原理，采用平行配置的两个压电陶瓷致动器作为驱动器件，配合电磁线圈以实现在铁磁性工作表面的运动。在假设压电陶瓷致动器保持平行的条件下，详细分析了一步运动中机器人的位置、姿态的变化，得出简化的运动学模型。在此基础上，采用Lyapunov 直接法设计出轨迹跟踪控制律，并通过仿真实验予以了验证。

摘要： 基于视觉反馈和非完整移动机器人的链式标准形式,研究了具有未标定摄像机视觉参数的移动机器人的轨迹跟踪控制问题.首先,对只考虑运动学的误差系统模型提出了一种动态跟踪控制器,然后,对具有不确定机械参数和摄像机参数的动力学模型,提出了一种力矩控制器,该控制器保证了整个系统的状态渐近跟踪给定的参考轨迹,并通过Lyapunov方法严格证明了闭环系统的稳定性.最后,仿真结果证实了所提出的控制器的有效性.

摘要： 针对移动机器人的轨迹跟踪控制问题，建立了移动机器人的运动学模型，设计了基于滑模控制的移动机器人轨迹跟踪控制器。采用人工神经网络动态地调节控制器的参数，使其随系统结构参数的变化或外界干扰自适应地进行调整，从而使控制器获得最佳的控制性能。粒子群优化算法具有收敛速度快，需要调节的参数少等优点，但优化过程中容易发生“早熟”收敛，使优化陷入局部极小值。通过引入模拟退火算法、“交叉算子”和“变异算子”，提出一种改进的粒子群算法，对人工神经网络的结构参数进行优化计算。最后进行了仿真计算，验证了所设计控制器的正确性和有效性。

摘要： 利用移动机械臂对核电站蒸汽发生器CCTV检查设备进行电视检测,在建立了移动机械臂统一数学模型的基础上,采用微分几何方法和滑模变结构控制相结合的非线性控制策略,实现了移动机械臂轨迹跟踪控制.仿真结果表明,这种策略既提高了系统的鲁棒性和控制精度,又解决了蒸汽发生器内腔检测的难题。

摘要： 小型多旋翼飞行器因自身的特点,控制性能受模型不确定性影响较大.本文针对飞行器角运动时旋翼负载变化导致的模型结构摄动,提出从扰动的角度对模型不确定性进行实时观测的研究方案.本文采用二自由度控制构架,先设计了带估计器的线性二次最优控制(LQR)以保证跟踪性能,在此基础上设计了扰动观测器(DOB)以期消除扰动,并进一步设计了轨迹交叉跟踪控制.最后,本文分析并验证了控制系统的鲁棒性.

摘要： 针对非线性系统的轨迹跟踪控制问题,提出了一种简单实用的带参考批次的迭代学习控制算法.该迭代学习控制算法不需要事先了解非线性对象的太多知识,而是将当前批次输入轨迹的较小变化引起的输出轨迹作为参考批次,并以当前批次与参考批次的输入变化与对应的输出变化之比作为学习律,即可实现目标轨迹的跟踪.在一个典型的非线性系统上进行了仿真分析,验证了算法的有效性。

摘要： 航路规划是新一代低空突防技术的关键技术之一.本文介绍了军用飞机航路规划的基本概念、国内外研究现状、系统的功能模型.论述了航路规划的基本要求,如导航要求、突防要求、飞行器性能要求及战略和战术要求.最后分析了航迹规划需要解决的威胁建模、威胁处理、数字地图、整体航线优化、航迹动态优化和轨迹跟踪控制等关键技术.

摘要： 针对6-PRRS并联机器人控制系统的非线性、耦合等特性,设计了神经网络控制器。此控制器采用分散控制策略利用复合正交神经网络来消除并联机器人控制系统非线性、耦合的影响,学习系统的不确定信息,作为前馈补偿使系统跟踪误差快速收敛;并采用PID作为反馈控制,保证系统的稳定性,从而实现6-PRRS并联机器人的快速,稳定轨迹跟踪。该控制器以离散的形式进行设计,结构简单,易于工程实现。

摘要： 针对6-PRRS并联机器人控制系统的非线性、耦合等特性,设计了神经网络控制器。此控制器采用分散控制策略利用复合正交神经网络来消除并联机器人控制系统非线性、耦合的影响,学习系统的不确定信息,作为前馈补偿使系统跟踪误差快速收敛;并采用PID作为反馈控制,保证系统的稳定性,从而实现6-PRRS并联机器人的快速,稳定轨迹跟踪。该控制器以离散的形式进行设计,结构简单,易于工程实现。

摘要： 本发明公开了四种轨迹跟踪控制方法及各自对应的轨迹跟踪系统，四种轨迹跟踪控制方法的基本思想都是一致的，都是先把传感器得到的以变动的传感器坐标系描述的轨迹信息固定化，即在检测后转化为适合整体记录轨迹信息的坐标系描述的形式进行标记，逐步呈现真实的轨迹，为后续求解目标提供基础，最后根据目标找到当前时刻工具应该呈现的理想状态或找到完成本次修正后在下一次修正时刻到来时要达到的状态，然后根据上述信息驱动执行器，修正工具的轨迹。上述四种轨迹跟踪控制方法以及各自对应的轨迹跟踪系统，克服了检测点超前带来的误差，能脱离示教信息独立运行，既能纠正工具的位置偏差，又能纠正工具的姿态偏差，轨迹跟踪效果好。

摘要： 本发明公开了四种轨迹跟踪控制方法及各自对应的轨迹跟踪系统，四种轨迹跟踪控制方法的基本思想都是一致的，都是先把传感器得到的以变动的传感器坐标系描述的轨迹信息固定化，即在检测后转化为适合整体记录轨迹信息的坐标系描述的形式进行标记，逐步呈现真实的轨迹，为后续求解目标提供基础，最后根据目标找到当前时刻工具应该呈现的理想状态或找到完成本次修正后在下一次修正时刻到来时要达到的状态，然后根据上述信息驱动执行器，修正工具的轨迹。上述四种轨迹跟踪控制方法以及各自对应的轨迹跟踪系统，克服了检测点超前带来的误差，能脱离示教信息独立运行，既能纠正工具的位置偏差，又能纠正工具的姿态偏差，轨迹跟踪效果好。

摘要： 本发明公开了一种四旋翼飞行机器人非线性轨迹跟踪控制器及其跟踪控制方法，属于飞行机器人控制技术领域。所述控制器包括位置控制子系统和姿态控制子系统。位置控制子系统包含外环和内环伪动态逆和PI控制器、位置配置环节；姿态控制子系统也包含外环和内环伪动态逆和PI控制器、姿态配置环节。本发明避免了基于欧拉角控制器存在的奇异点和线性控制器制约机器人性能发挥的不足；简化了控制器的设计，提高了控制器系统跟踪精度。所设计的控制器不仅具有全姿态轨迹跟踪能力，而且抗干扰能力强，跟踪精度高，显著提高了四旋翼飞行机器人机动性和环境交互能力，为四旋翼飞行机器人的进一步推广应用奠定了技术基础。

摘要： 本发明公开了机器人轨迹控制领域中的一种轨迹跟踪控制的变论域模糊控制系统以及控制方法，其中轨迹跟踪控制的变论域模糊控制系统。包括输入模块、输出模块、变论域模糊控制器、混合伸缩因子控制模块；输入模块用于输入机械臂多个关节的期望关节角度；变论域模糊控制器中的变量论域利用混合伸缩因子控制模块中的混合伸缩因子在线地调整；最终获得精度较高的输出量，即机器人n个关节的仿真关节角度。

摘要： 本发明公开了四种轨迹跟踪控制方法及各自对应的轨迹跟踪系统，四种轨迹跟踪控制方法的基本思想都是一致的，都是先把传感器得到的以变动的传感器坐标系描述的轨迹信息固定化，即在检测后转化为适合整体记录轨迹信息的坐标系描述的形式进行标记，逐步呈现真实的轨迹，为后续求解目标提供基础，最后根据目标找到当前时刻工具应该呈现的理想状态或找到完成本次修正后在下一次修正时刻到来时要达到的状态，然后根据上述信息驱动执行器，修正工具的轨迹。上述四种轨迹跟踪控制方法以及各自对应的轨迹跟踪系统，克服了检测点超前带来的误差，能脱离示教信息独立运行，既能纠正工具的位置偏差，又能纠正工具的姿态偏差，轨迹跟踪效果好。

摘要： 本发明公开了四种轨迹跟踪控制方法及各自对应的轨迹跟踪系统，四种轨迹跟踪控制方法的基本思想都是一致的，都是先把传感器得到的以变动的传感器坐标系描述的轨迹信息固定化，即在检测后转化为适合整体记录轨迹信息的坐标系描述的形式进行标记，逐步呈现真实的轨迹，为后续求解目标提供基础，最后根据目标找到当前时刻工具应该呈现的理想状态或找到完成本次修正后在下一次修正时刻到来时要达到的状态，然后根据上述信息驱动执行器，修正工具的轨迹。上述四种轨迹跟踪控制方法以及各自对应的轨迹跟踪系统，克服了检测点超前带来的误差，能脱离示教信息独立运行，既能纠正工具的位置偏差，又能纠正工具的姿态偏差，轨迹跟踪效果好。

摘要： 本发明公开了一种四旋翼飞行机器人非线性轨迹跟踪控制器及其跟踪控制方法，属于飞行机器人控制技术领域。所述控制器包括位置控制子系统和姿态控制子系统。位置控制子系统包含外环和内环伪动态逆和PI控制器、位置配置环节；姿态控制子系统也包含外环和内环伪动态逆和PI控制器、姿态配置环节。本发明避免了基于欧拉角控制器存在的奇异点和线性控制器制约机器人性能发挥的不足；简化了控制器的设计，提高了控制器系统跟踪精度。所设计的控制器不仅具有全姿态轨迹跟踪能力，而且抗干扰能力强，跟踪精度高，显著提高了四旋翼飞行机器人机动性和环境交互能力，为四旋翼飞行机器人的进一步推广应用奠定了技术基础。

摘要： 本发明公开了一种基于参考轨迹实时修正的机器人轨迹跟踪控制方法，以实现对动力学不确定机器人的高性能轨迹跟踪控制。该方法主要通过对轨迹跟踪点的误差经过增益后进行累加，然后将累加值实时补偿至参考轨迹上下一个将被跟踪的点，生成一系列与期望轨迹不同的新指令，从而控制机器人跟踪期望轨迹。该方法的本质是通过修改参考轨迹来控制机器人的每个关节符合期望的轨迹，即当机器人工作过程中参考轨迹和实际轨迹之间存在误差时，只需实际轨迹高精度地跟踪期望轨迹，而不需要参考轨迹与实际轨迹相符。该方法具有结构简单、易于在硬件上应用的特点。

摘要： 一种汽车换道轨迹规划与动态轨迹跟踪控制方法，包括以下步骤：S1、规划直线道路或弯曲道路条件下的换道轨迹；S2、设计动态轨迹跟踪控制器跟踪参考轨迹，且构建参考轨迹引力函数和障碍车斥力函数，规避动态障碍物。本发明首先提供了结构化道路上的换道参考轨迹规划方法，基于五次多项式进行直线道路或弯曲道路条件下换道参考轨迹规划；然后考虑在换道过程中前车状态变化情况下车辆的避撞问题，在跟踪换道参考轨迹过程中考虑规避前方障碍车辆，基于模型预测算法设计防避撞轨迹跟踪控制器，并分别设计换道参考轨迹引力函数以及障碍车辆斥力函数作为模型预测的优化函数，通过优化算法获得最优控制参量，实现无碰撞轨迹跟踪目的。

摘要： 本发明公开了机器人轨迹控制领域中的一种轨迹跟踪控制的变论域模糊控制系统以及控制方法，其中轨迹跟踪控制的变论域模糊控制系统。包括输入模块、输出模块、变论域模糊控制器、混合伸缩因子控制模块；输入模块用于输入机械臂多个关节的期望关节角度；变论域模糊控制器中的变量论域利用混合伸缩因子控制模块中的混合伸缩因子在线地调整；最终获得精度较高的输出量，即机器人n个关节的仿真关节角度。